-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeug-Wechselstromgenerator
und einen Spannungsregler für
denselben.
-
Selbst
wenn eine Feldspule nicht mit Feldstrom versorgt wird, erzeugt eine
Ankerwicklung eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators ein Signal mit
einer geringen Ausgangsspannung, wenn ein Läufer bzw. Rotor des Generators
sich aufgrund eines Restmagnetflusses der Polkerne, die im Rotor befestigt
sind, dreht. Im US-Patent 5376876 ist ein Spannungsregler offenbart,
bei dem eine Klemmenspannung einer Ankerwicklung eines Wechselstromgenerators
mit einer Treppenmuster-Wellenform zur Erfassung einer Drehung des
Rotors verglichen wird.
-
Fließt aufgrund
eine äußeren hohen
Gleichstrompotentials ein Leckstrom in die Ankerwicklung, während die
Feldspule nicht mit Feldstrom versorgt wird, so liegt am Ausgangsanschluß der Ankerwicklung
durch das hohe Gleichstrompotential eine Vorspannung an. Dementsprechend
ist die Ausgangsspannung der Ankerwicklung zu hoch, als daß sie mit der
Treppenmuster-Wellenform verglichen werden könnte, und der Vergleicher liefert
kein normales Ausgangssignal, solange der Leckstrom in die Ankerwicklung
fließt.
-
Zur
Lösung
des vorstehenden Problems wird in der WO99/07064 ein Wechselstromgenerator
vorgeschlagen, bei dem die Ausgangsspannung einer Ankerwicklung
mit einem variablen Schwellwert eines Fenstervergleichers zur Erfassung
einer Rotordrehung verglichen wird.
-
Fließt jedoch
durch die äußere hohe
Gleichspannung ein Leckstrom in die Ankerwicklung, ist es unmöglich, den
Wert der Gleichspannung zu kennen, weil der Kontaktwiderstand nicht
festgelegt ist, sondern stark variiert. Es ist zwar notwendig, jedoch
unmöglich,
eine unendliche Anzahl von Schwellwerten bereitzustellen, um ein
Signal des Leckstroms zu erfassen.
-
Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf die 8–14 der Mechanismus der Gleichstromvorspannung,
wenn ein Leckstrom fließt,
erörtert.
-
Zunächst ist
in 8 ein Fall schematisch dargestellt,
in dem ein Leckstrom in einer Z-Phasenwicklung zur Erzeugung einer
Phasenspannung Pz fließt,
die nicht als Drehsignal verwendet wird. Wenn ein Kontaktwiderstand
zwischen dem Ausgangsanschluß der
Z-Phasenwicklung und dem +B-Potential von beispielsweise einer positiven
Kühlrippe
des Zweiweg-Gleichrichters R1 ist, und ein Kontaktwiderstand zwischen
dem Ausgangsanschluß der
Z-Phasen-Wicklung und Masse, z. B. einem Gehäuse, R2 ist, findet entsprechend
dem Fremdstoff, wie z. B. Salzwasser, Schlammwasser oder dessen
Trockenprodukt, Kristalle, Rost oder dergleichen, eine starke Veränderung
der Kontaktwiderstände
R1 und R2 statt.
-
9 zeigt einen Ersatzschaltplan,
wenn ein Leckstrom fließt.
Das Potential oder die Klemmenspannung Pz des Anschlusses der Z-Phasenwicklung
wird wie folgt ausgedrückt:
Vbatt·R2/(R1
+ R2). Da die Beträge
der Widerstände
nicht festgelegt sind, steht auch das Potential Pz des Anschlusses
nicht fest.
-
Wird
ein Motor gestartet und der Rotor des Wechselstromgeneratos gedreht,
wird an den Anschluß der
Z-Phasenwicklung eine Spannung angelegt, die alterniert und sich
entsprechend der Drehzahl des Rotors ausgehend von einem durch Vbatt·R2/(R1
+ R2) ausgedrückten
Wert ändert
(wie in 10 gezeigt ist).
-
In
der WO99/07064 wird, obwohl der Schwellwert des Fenstervergleichers
variabel ist, nur eine begrenzte Anzahl von Schwellwerten bereitgestellt.
Die Erfassung aller variabler Gleichstrom-Vorspannungssignale nimmt
einige Zeit in Anspruch, und wenn das Signal, das einem der bereitgestellten Schwellwerte
entspricht, gefunden worden ist, ist es zu spät. Somit ist es unmöglich, den
Wechselstromgenerator dazu zu bringen, zeitgleich mit Start des Motors
Leistung zu erzeugen.
-
Fließt ferner
ein Leckstrom in eine Y-Phasenwicklung zur Erzeugung einer Phasenspannung
Py, die erfaßt
wird und für
das Drehsignal verwendet wird, wie in 11 gezeigt
ist (oder in dem Ersatzschaltplan in 12 gezeigt
ist), wird deren Potential auf den durch Vbatt·R2/(R1 + R2) ausgedrückten Wert
festgelegt. Folglich ist es unmöglich,
das Potential von anderen X- und Z-Phasenwicklungen zu erfassen,
es sei denn, die Spannung Px oder Pz überschreitet Vbatt oder unterschreitet
die Massespannung. Das heißt,
wenn die erzeugte Spannung niedriger als die Gleichstrom-Vorspannung ist,
werden die erzeugten Spannungswerte der X-Phasen- und der Z-Phasenwicklung durch
die Gleichstrom-Vorspannung maskiert (wie durch die gestrichelten
Linien in 13 angezeigt
ist). Daher ist zur Erfassung der erzeugten Spannung eine Verzögerungszeit
t notwendig (wie in 13 gezeigt
ist).
-
Die
Verzögerungszeit τ dauert am
längsten, wenn
die Gleichstrom-Vorspannung die Hälfte der Klemmenspannung der
Fahrezeugbatterie erreicht, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
-
Wenn
die Gleichstrom-Vorspannung die Hälfte der Klemmenspannung der
Fahrzeugbatterie unterschreitet, in anderen Worten, wenn der Kontaktwiderstand
R1 größer als
der Kontaktwiderstand R2 ist, findet eine alternierende Änderung
der Spannung Px oder Pz der X-Phasen- oder der Z-Phasenwicklung
statt, wobei die Gleichstrom-Vorspannung, die an der Y-Phasenwicklung
anliegt, den Mittelpunkt der Amplitude bildet. Unterschreitet die
Spannung der Vorspannung die Hälfte
der Batterieklemmenspannung, erreichen die Phasenspannungen Px und
Pz schneller die Massespannung als sie die Batterieklemmenspannung
erreichen. Erreicht die Z-Phasenspannung
Pz die Massespannung, leitet eine mit der Z-Phasenwicklung verbundene
Diode einen Signalstrom i1, so daß die Signalspannung die Vorspannung überschreitet.
Erreicht die Phasenspannung Px die Massespannung, leitet eine mit
der X-Phasenwicklung verbundene Diode ebenso einen Signalstrom,
wie in 13A gezeigt ist.
-
Überschreitet
die Gleichstrom-Vorspannung hingegen die Hälfte der Klemmenspannung der
Fahrzeugbatterie, in anderen Worten, wenn der Kontaktwiderstand
R1 kleiner als der Kontaktwiderstand R2 ist, findet eine alternierende Änderung
der Phasenspannung Px oder Pz statt, wobei die Vorspannung den Mittelpunkt
der Amplitude bildet. Überschreitet die
Vorspannung die Hälfte
der Batterieklemmenspannung, erreichen die Phasenspannungen Px und Pz
die Batterieklemmenspannung schneller als sie die Massespannung
erreichen. Erreicht die Phasenspannung Px die Batterieklemmenspannung,
leitet eine mit der X-Phasenwicklung
verbundene Diode einen Signalstrom i2, so daß die Signalspannung geringer
als die Vorspannung wird, wie in 14A gezeigt
ist.
-
Wenn
die an die Y-Phasenwicklung angelegte Vorspannung aufgrund eines
Leckstroms die Hälfte
der Batterieklemmenspannung erreicht, benötigen daher die Phasenspannungen
Px und Pz der X-Phasen- und Y-Phasenwicklungen die längste Zeit,
bis sie 0 V oder die Batterieklemmenspannung erreichen. Das heißt, ist
eine Leckstrommenge sehr groß ist,
dauert es lange, bis das zu erfassende Drehsignal erzeugt ist.
-
Die
JP-A-3-215200 und die PCT National Publication WO95/056006 offenbaren
Steuerschaltungen, bei denen Klemmenspannungen von Zweiphasenwicklungen
erfaßt
werden, um dadurch einen Leckstrom zu erfassen. Dazu ist es jedoch
notwendig, zwei Anschlüsse
der Ankerwicklung in die Steuerschaltung einzufügen, deren Aufbau sich dadurch verkompliziert
und deren Anzahl von Drahtanschlüssen
ansteigt, was zu Senkung der Betriebszuverlässigkeit der Steuerschaltung
führt.
-
Bei
der in der JP-A-3-215200 offenbarten Steuerschaltung, wird eine
Spannungsdifferenz zwischen den Anschlüssen der Zweiphasenwicklungen in
einem Spannungswertbereich erfaßt,
der nicht mit Erdpotential verbunden ist. Daher besteht die Notwendigkeit,
einen speziellen Vergleicher mit einer komplizierten Versorgungsquelle
bereitzustellen, falls eine solche Schwebespannung mit einer Referenzspannung
verglichen werden soll. Wenn zudem der Alternator mit der Stromerzeugung
beginnt, kann eine übermäßig hohe
Spannung an den Vergleicher angelegt werden. Daher ist es erforderlich,
verschiedene Schutzeinrichtungen für den Vergleicher vorzusehen,
was dazu führt,
daß die
Steuerschaltung große
Abmessungen aufweist.
-
In
der US-A-4,297,631 ist ein Spannungsregler für einen Fahrzeug-Wechselstromgenerator mit
den Merkmalen des Oberbegriffs nach Anspruch 1 offenbart.
-
Die
vorliegende Erfindung soll einen Spannungsregler eines Fahrzeug-Wechselstromgenerators
schaffen, der ein Spannungssignal von einem Anschluß einer
Mehrphasen-Ankerwicklung mit Sicherheit erfassen kann.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Spannungsregler gelöst,
der die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist.
-
Zur
Lösung
der vorstehenden Aufgabe weist ein Spannungsregler für einen
Fahrzeug-Wechselstromgenerator nach einem Hauptmerkmal der Erfindung
Einrichtungen zum Erfassen einer Phasenspannung einer Ankerwicklung
und einen Vergleicher zum Vergleichen einer Phasenspannung mit einem variablen
Schwellwertsignal auf, das entsprechend der Phasenspannung variiert.
Selbst wenn ein Leckstrom vorliegt und eine Gleichstromvorspannung
an die Ankerwicklung angelegt wird, kann ein binäres Pulssignal zuverlässig gebildet
werden, so daß der Start
der Drehbewegung zuverlässig
und verzögerungsfrei
erfaßt
werden kann. Dementsprechend ist keine exklusive Signalleitung zur
Erfassung eines Einschaltvorgangs eines Schlüsselschalters erforderlich.
-
Eine
Pulserfassungseinrichtung zum Erfassen der Anzahl der Pulse des
Ausgangssignals des Vergleichers oder dessen Frequenz kann vorgesehen
sein. Der Wechselstromgenerator wird betrieben, falls die Pulserfassungseinrichtung
erfaßt,
daß die
Anzahl oder Frequenz gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert
ist. Daher kann das Signal mit hoher Geschwindigkeit digital verarbeitet
werden, so daß die
Drehbewegung durch eine kompakte integrierte Schaltung verzögerungsfrei
erfaßt
werden kann.
-
Der
variable Schwellwert kann ein elektrisches Signal sein, das entweder
der maximalen Spannung oder der minimalen Spannung der Phasenspannung
entspricht. Der variable Schwellwert kann durch eine Halteschaltung
für einen
positiven Spitzenwertoder eine Halteschaltung für einen negativen Spitzenwert
ausgebildet werden.
-
Das
variable Schwellwertsignal kann ein elektrisches Signal sein, das
einem beliebigen Wert zwischen der maximalen Spannung und der minimalen
Spannung der Phasenspannung entspricht. In diesem Fall kann das
variable Schwellwertsignal durch Kombinieren einer Positiv- oder
Negativspitze-Halteschaltung und eines Spannungsteilungsresistors
ausgebildet werden. Ferner kann die Gleichstrom-Vorspannung in jedem Fall aufgrund des
Leckstroms erfaßt
werden.
-
Während sich
der Rotor dreht, kann das variable Schwellwertsignal die Phasenspannung
in Laufe eines Zyklus der Phasenspannung zweimal kreuzen bzw. schneiden.
Somit kann das digitalisierte binäre Ausgangspulssignal des Vergleichers
zuverlässig
gebildet werden. Das variable Schwellwertsignal kann ein Signal
sein, das einem Durchschnittswert der Phasenspannung entspricht.
Daher kann das variable Schwellwertsignal ohne weiteres durch eine
Integrationsschaltung oder dergleichen gebildet werden.
-
Die
Frequenz des Ausgangspulses des Vergleichers kann gleich der Frequenz
der Phasenspannung sein. Daher kann die Frequenz der Phasenspannung,
die durch die Drehbewegung des Rotors bewirkt wird, exakt erfaßt werden.
In anderen Worten kann die Drehzahl des Rotors exakt erfaßt werden.
-
Der
Spannungsregler kann ferner einen zweiten Vergleicher zum Vergleichen
der Phasenspannung mit einem Referenzwert aufweisen, und der Feldstrom
wird für
eine vorbestimmte Zeitdauer an die Feldspule angelegt, um die Phasenspannung zu
erhöhen,
wenn der zweite Vergleicher deren Ausgangssignal umkehrt.
-
Selbst
wenn ein kleines Signal, das durch einen Restmagnetfluß erzeugt
wird, aufgrund eines in der Phasenwicklung auftretenden Leckstroms,
der erfaßt
wird, nicht erfaßt
werden kann, wird das Signal durch Anlegen eines Feldstroms verstärkt, um
einen Spannungswert aufzuweisen, der für eine Erfassung ausreichend
ist.
-
Die
Phasenspannungs-Erfassungseinrichtung kann einen ersten Widerstand,
der zwischen die Ankerwicklung und den negativen Anschluß einer Fahrzeugbatterie
geschaltet ist, und einen zweiten Widerstand aufweisen, der über einen
viel geringeren Widerstand verfügt
als der erste Widerstand und, zusammen mit einer Schalteinrichtung,
mit dem ersten Widerstand parallel geschaltet ist. Wenn die Schalteinrichtung
insbesondere dann geschlossen wird, wenn ein Leckstrom in die Phasenwicklung fließt, deren
Klemmenspannung als das Drehsignal erfaßt wird, kann die Klemmenspannung
gesenkt werden. Somit kann die Verzögerungszeit, bis ein Signal
auf einen Betrag erhöht
worden ist, der erfaßt werden
soll, reduziert werden.
-
Wenn
ferner die erfaßte
Phasenspannung einen vorbestimmten Spannungswert überschreitet, wird
die Schalteinrichtung geöffnet.
Dadurch wird verhindert, daß eine
in der Ankerwicklung erzeugte Leistung durch den zweiten Widerstand
verbraucht wird.
-
Die
Schalteinrichtung kann ein MOSFET sein, der in eine Schaltung problemlos
eingebaut werden kann. Zudem kann der Signalstrom nicht nur von
der Wicklung an den negativen Anschluß der Batterie, sondern auch
vom negativen Anschluß der Batterie
an die Wicklung angelegt werden. Somit kann die Drehbewegung erfaßt werden,
selbst wenn der Kontaktwiderstand stark variiert.
-
Der
vorbestimmte Zeitraum kann länger
als ein Zeitraum sein, während
dem die Feldspule mit Feldstrom versorgt wird, so daß die Ausgangsspannung
der Ankerwicklung etwa die Hälfte
der Fahrzeugbatterie-Nennspannung erreicht. Das heißt, daß der Feldstrom
solange angelegt wird, bis das Signal erzeugt wird, sogar dann,
wenn ein Leckstrom vorliegt und die Ausgangsspannung der Ankerwicklung auf
die Hälfte
der Nennspannung der Fahrzeugbatterie festgelegt wird. Somit kann
das Signal zuverlässig erfaßt werden.
Dementsprechend kann die Drehbewegung des Rotors immer dann erfaßt werden,
wenn ein Leckstrom fließt.
-
Der
Spannungsregler kann den Feldstrom für einen Zeitraum abschalten,
nachdem der Feldstrom an die Feldspule angelegt worden ist und bevor der
Feldstrom an die Feldspule für
einen kommenden Zeitraum angelegt wird. Somit wird verhindert, daß der Feldstrom
kontinuierlich angelegt wird, solange der Leckstrom fließt.
-
Weitere
Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung
sowie die Funktionen von einschlägigen
Teilen der vorliegenden Erfindung erschließen sich nach Durchsicht der
nachstehenden ausführlichen
Beschreibung sowie der beigefügten
Ansprüche
und der Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 ein Blockdiagramm, das
eine Struktur der Erfindung darstellt;
-
2 ein Diagramm, das eine
Teilleistungsschaltung der ersten Ausführungsform darstellt;
-
3 ein Zeitdiagramm, das
einen Betrieb der ersten Ausführungsform
darstellt;
-
4 ein Diagramm, das eine
Variation der Teilleistungsschaltung gemäß der ersten Ausführungsform
darstellt;
-
5 ein Zeitdiagramm, das
einen Betrieb der Variation der ersten Ausführungsform darstellt;
-
6 eine Teilleistungsschaltung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform;
-
7 ein Diagramm, das eine
Teilleistungsschaltung gemäß einer
dritten Ausführungsform
darstellt;
-
8 ein schematisches Diagramm,
das eine Phasenwicklung eines herkömmlichen Wechselstromgenerators
darstellt;
-
9 einen Ersatzschaltplan
der in 8 gezeigten Phasenwicklungen,
wenn ein Leckstrom fließt.
-
10A einen Graphen, der eine
Beziehung zwischen Zeit und Drehzahl eines Rotors darstellt, und 10B einen Graphen, der eine
Veränderung der
Phasenspannung der Phasenwicklungen darstellt, die 10A entsprechen;
-
11 ein schematisches Diagramm,
das eine Phasenwicklung eines herkömmlichen Wechselstromgenerators
darstellt, die erfaßt
werden soll;
-
12 einen Ersatzschaltplan
der Phasenwicklungen, die in 11 gezeigt
sind, wenn ein Leckstrom fließt;
-
13A einen Graphen, der eine
Beziehung zwischen Zeit und Drehzahl eines Rotors darstellt, und 13B einen Graphen, der eine Änderung
der Phasenspannung darstellt, die 13A entspricht; und
-
14A einen Graphen, der eine
Beziehung zwischen Zeit und Drehzahl eines Rotors darstellt, und 14B einen Graphen, der ein Änderung
der Phasenspannung darstellt, die 14A entspricht.
-
Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachstehend beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
-
Ein
Spannungsregler gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1, die einen Alternator 1, bis 4 beschrieben.
-
Der
Alternator 1 ist mit einer Fahrzeugbatterie 2 verbunden.
Der Alternator 1 besteht aus einer Dreiphasen-Ankerwicklung 3,
einer Zweiweg-Gleichrichtereinheit 4, die mit jeweiligen
Phasenwicklungen der Dreiphasen-Ankerwicklung 4 verbunden
ist, einer Feldspule 5, die in einem rotierenden Magnetpolkern (nicht
gezeigt) befestigt ist, zum Bereitstellen eines rotierenden Magnetfelds,
das an die jeweiligen Phasenwicklungen angelegt werden soll, und
einem Spannungsregler 6 zum Steuern der Ausgangsspannung
der Ankerwicklung 4 auf einen vorbestimmten Spannungswert
durch Steuern eines Feldstroms, der an die Feldspule 5 angelegt
werden soll.
-
Der
Spannungsregler 6 besteht aus einem Leistungstransistor 61,
der den an die Feldspule 5 angelegten Feldstrom ein- und
ausschaltet, einer Freilaufdiode 62 zum Leiten des Feldstroms,
wenn der Leistungstransistor 61 ausgeschaltet ist, einer Spannungssteuerschaltung 63,
einer Hauptleistungsschaltung 64 und einer Teilleistungsschaltung 65.
-
Die
Spannungssteuerschaltung 63 überwacht die Ausgangsspannung
der Zweiweg-Gleichrichtereinheit 4 und erzeugt ein Signal,
das den Leistungstransistor 61 ansteuert, so daß die Ausgangsspannung
auf einen vorbestimmten Wert gesteuert werden kann. Die Hauptleistungsschaltung 64 versorgt
die Spannungssteuerschaltung 63 mit Leistung, um deren
Betrieb zu erhalten. Die Teilleistungsschaltung 65 erfaßt eine
Klemmenspannung Py einer Y-Phasenwicklung der Ankerwicklung 3 und
erzeugt ein Signal zum Ansteuern der Hauptleistungsschaltung, wenn
sie eine Drehbewegung des Rotors erfaßt.
-
Wie
in 2 gezeigt ist, besteht
die Teilleistungsschaltung 65 aus einem Eingangsanschluß 71, an
den die Phasenspannung Py der Y-Phasenwicklung angelegt wird, einer
Intregrationsschaltung 72 zum Liefern des Durchschnittswerts
der Y-Phasenspannung
Py, einem Spannungsfolger 721, einem Widerstand 722 und
einem Kondensator 723, einem Vergleicher 73, einer
Zählschaltung 74 und
einem analogen Schalter 75. Der Vergleicher 73 vergleicht die
Phasenspannung Py mit dem Ausgangssignal der Integrationsschaltung 72 und
stellt ein binäres Pulssignal
bereit. Die Zählschaltung 74 zählt die
Anzahl der Pulse des Pulssignals des Vergleichers 73 und
kehrt um, wenn die Anzahl der Pulse eine vorbestimmte Zahl erreicht
hat. Der analoge Schalter 75 versorgt die Hauptleistungsschaltung 64 mit
elektrischer Leistung.
-
Wenn
der Rotor des Alternators 1 eine Drehbewegung startet, überschneidet
der Restmagnetfluß der
Magnetpole die Ankerwicklung 3, um eine Wechselspannung
zu erzeugen, und die Phasenspannung Py der Y-Phasenwicklung wird
an die Teilleistungsschaltung 65 angelegt.
-
Die
Teilleistungsschaltung 65 liefert einen Durchschnittswert
der Y-Phasenspannung
an der Integrationsschaltung 72. Sowohl die Y-Phasenspannung
als auch deren Durchschnittswert werden in den Vergleicher 73 eingegeben,
so daß der
Vergleicher ein Ausgangspulssignal liefert. Die Anzahl der Pulse
des Ausgangspulssignals hängt
von der Drehzahl ab. Ist die Drehzahl hoch, erreicht somit auch
die Anzahl der Pulse pro Zeiteinheit einen hohen Wert. Ist die Drehzahl
hingegen niedrig, ist auch die Anzahl der Pulse pro Zeiteinheit
niedrig. Das heißt,
daß die Drehzahl
des Rotors durch Zählen
der Pulse erfaßt werden
kann. Wenn die Anzahl der Pulse größer als eine vorbestimmte Anzahl
ist, wird beurteilt, daß der Rotor
bei normaler Betriebsdrehzahl läuft.
Dann kehrt die Zählschaltung
um, so daß der
Analogschalter geschlossen wird, um den Betrieb der Hauptleistungsschaltung
beizubehalten.
-
Fließt ein Leckstrom
in der Ankerwicklung, wird der Y-Phasenspannung eine Gleichstrom-Vorspannung
hinzuaddiert. Das heißt,
daß der
Durchschnittswert der Y-Phasenspannung,
der durch die Integrationsschaltung 72 geliefert wird,
gleich der Gleichstromvorspannung ist, die durch den Leckstrom bewirkt
wird. Selbst wenn die Gleichstrom-Vorspannung nicht direkt erfaßt werden
kann, kann der Vergleicher 73 deren beide Eingangssignale
vergleichen und das Ausgangspulssignal Vco immer dann liefern, wenn
das Phasensignal Py an den Anschluß 71 angelegt wird,
wie in 3A und 3B gezeigt ist.
-
Eine
Variation 65a der Teilleistungsschaltung 65 gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 4 und 5A und 5B beschrieben.
-
Diese
Teilleistungsschaltung 65a weist anstelle der Integrationsschaltung 72 eine
Spitzenhalteschaltung 76 zum Erfassen der Spitzenwerte
der Y-Phasenspannung auf. Die Spitzenhalteschaltung 76,
die eine Zeitkonstante einer CR-Schaltung aufweist, kann keine vollständige Hüllkurve
der Phasenspannung erfassen. In anderen Worten überschneiden die Y-Phasenspannung
Py und das Ausgangssignal der Spitzenhalteschaltung 76 einander
aufgrund dieses Merkmals, so daß der
Vergleicher das Pulssignal Vco an seinem Ausgangsanschluß bereitstellen kann,
wie in 5A und 5B gezeigt ist. Der Rest
des Betriebs ist mit dem Betrieb der ersten Ausführungsform identisch.
-
Wird
die Polarität
einer Diode 761 einer Spitzenwerthalteschaltung 76 umgekehrt,
kann, anstelle des positiven Spitzenwerts oder des maximalen Werts,
der negative Spitzenwert der Fluktuation oder der minimale Wert
erfaßt
werden, wie hinreichend bekannt ist.
-
Ferner
wird eine Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen
Wert erfaßt,
und dieses Spannungssignal wird in einen geeigneten Wert aufgeteilt,
um zwischen dem Spitzenwert und dem minimalen Wert einen mittleren
Schwellwert zu liefern.
-
Ein
Spannungsregler gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
-
Eine
Teilleistungsschaltung 65b des Spannungsreglers 6 gemäß der zweiten
Ausführungsform ist
mit einer Reihenschaltung eines zweiten Vergleichers 81 und
einer Zeitgeberschaltung 82 ausgestattet. Die Y-Phasenspannung
der Y-Phasenwicklung wird mit einer Spannung V1 verglichen. Nachdem
der Vergleicher 81 umgekehrt ist, wird der Analogschalter 75 eingeschaltet,
um die Leistungsschaltung 64 für einen begrenzten Zeitraum
anzusteuern. Dreht sich der Rotor des Alternators 1 in
diesem Augenblick, steigt die Phasenspannung Py der Y-Phasenwicklung
unmittelbar an, da der Feldstrom an die Feldspule angelegt wird,
so daß eine
Erzeugung ohne weiteres erfaßt
werden kann. Übersteigt
die Anzahl der Pulse Vco, die vom Vergleicher 73 übertragen
wird, einen vorbestimmten Wert, startet der Wechselstromgenerator
unmittelbar die normale Erzeugung.
-
Dreht
sich der Rotor hingegen nicht, geht man davon aus, daß der Vergleicher
wegen der durch den Leckstrom verursachten Gleichstrom-Vorspannung
umkehrt. In diesem Fall erzeugen die Phasenwicklungen keine Wechselspannung,
selbst wenn der Feldstrom an die Feldspule angelegt wird. Somit
stellt der Vergleicher 73 das Pulssignal nicht bereit,
und der Analogschalter schaltet sich nach so kurzer Dauer ab. Liegt
vor dem Anlegen des nächsten
Eingangssignals an den Vergleicher 81 ein bestimmtes Intervall
vor, kann verhindert werden, daß sich
die Fahrzeugbatterie entlädt.
-
Somit
kann die durch den Leckstrom verursachte Zeitverzögerung des
Signals durch Anlegen des Feldstroms, um dadurch das Signal zu verstärken, aufgehoben
werden.
-
Da
der Anstieg der Klemmenspannung der Y-Phasenwicklung aufgrund des
Leckstroms vom Anstieg der Phasenspannung Py der Y-Phasenwicklung
unterschieden werden kann, wird zudem verhindert, daß die Hauptleistungsquelle
ohne Steuerung arbeitet.
-
Ein
Spannungsregler 6 gemäß der dritten Ausführungsform
der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
-
Ein
erster Widerstand 84 ist zwischen den Anschluß einer
Teilleistungsschaltung 65c und Masse geschaltet, und ein
zweiter Widerstand 85, der einen viel geringeren Widerstand
R3 aufweist als der erste Widerstand, ist mit dem ersten Widerstand 84 parallel
geschaltet. Ein Schaltelement 86 ist zwischen den zweiten
Widerstand 85 und Masse geschaltet. Der Widerstand des
ersten Widerstands 84 ist etwa 100 mal so hoch oder höher als
der Widerstand des zweiten Widerstands 85.
-
Die
Teilleistungsschaltung 65c weist einen dritten Vergleicher 87 auf,
der die Y-Phasenspannung
mit einem zweiten Spannungswert V2 vergleicht, der höher als
der erste Spannungswert V1 ist. Das Schaltelement 86 ist
eingeschaltet, bis der dritte Vergleicher 87 umkehrt.
-
Der
dritte Vergleicher 87 kehrt erst um, wenn die Y-Phasenspannung
den zweiten Spannungswert V2 erreicht. Kehrt er nicht um, wird das
Schaltelement 86 eingeschaltet. Fließt ein Leckstrom, wird die Gleichstrom-Vorspannung
der Y-Phasenwicklung von einem hohen Wert, der durch Vbatt·R2/(R1
+ R2) ausgedrückt
wird, auf einen niedrigen Wert reduziert, der durch Vbatt·R3/(R1
+ R3) ausgedrückt
wird, da der Widerstand, der einen viel geringeren Widerstand R3
als R2 aufweist, angeschlossen ist. Wie vorstehend angemerkt, wird
die Erfassungsverzögerung
verbessert, wenn die Gleichstrom-Vorspannung niedrig ist, da sich
die Zeitverzögerung
des Signals, das bei rotierendem Rotor erzeugt wird, verkürzt.
-
Um
zu verhindern, daß der
Ausgangsstrom der Ankerwicklung 3 durch den Widerstand 85 auf Masse
fließt,
selbst wenn der Feldstrom angelegt wird und die Phasenspannung Py
der Y-Phasenwicklung ansteigt, wird der Schalter 86, unmittelbar
nachdem die Klemmenspannung der Y-Phasenwicklung V2 erreicht hat,
abgeschaltet.
-
Um
die Erzeugung der Y-Phasenspannung Py sicherzustellen, wird ferner
ein Feldstrom für
einen Zeitraum angelegt, so daß die
Ausgangsspannung der Ankerwicklung die Hälfte der Batterieklemmenspannung
erreicht.
-
Wird
der Feldstrom nach einem bestimmten Zeitraum angehalten, wird der
Eingangsanschluß der Teilleistungsschaltung 65c,
an den die Phasenspannung Py angelegt ist, durch den Leckstrom so
erhöht, daß er höher als
der erste Spannungswert V1 ist. Der Feldstrom kann anderweitig erneut
angelegt werden, und die Batterieleistung kann aufgrund einer Entladung
aufgebraucht sein. Dies wird jedoch durch Vorsehen eines Intervalls,
bevor die nächste
Py-Phasenspannung erfaßt
wird, verhindert.
-
In
der vorstehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist die
Erfindung unter Bezugnahme auf ihre spezifischen Ausführungsformen
offenbart worden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß verschiedene
Modifizierungen und Veränderungen
an den spezifischen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Der Umfang bzw. Schutzbereich
der Erfindung soll durch die beigefügten Ansprüche definiert sein.